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(14分)如图所示,加速电场M、N板间距离为L、电压为U,M板内侧中点处有一静止的带电粒子(重力可以忽略),质量为m,电荷量为q,N板中点处有一小孔S1,其右侧有一内壁光滑半径为R的金属圆筒,圆筒内有垂直圆筒横截面方向的匀强磁场,圆筒壁上有一小孔S2,S1、S2和圆心O在同一直线上,S1与O的距离为d(d>R),粒子经电场加速后射入圆筒,且以最短的时间从小孔S2射出并回到出发点,求(设碰撞过程无动能损失):

(1)筒内磁场的磁感应强度大小;

(2)带电粒子的运动周期。

(14分)(1)带电粒子从S2孔进入,与筒壁碰撞2次再从S2孔射出经历的时间为最短。设带电粒子进入磁场的速度为v,根据动能定理有

                                                       (2分)

带电粒子进入磁场做匀速圆周运动,其轨迹为三段圆孤,设圆孤半径为r,由几何关系知:

                                               (2分)

  根据牛顿第二定律有                                                (1分)

由①②③解得(1分)

(2)带电粒子从出发点至小孔S1所用的时间

                 (2分)

带电粒子从小孔S1至小孔S2所用的时间        (2分)

带电粒子在磁场中的运动时间                   (2分)

带电粒子的运动周期   (2分)

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,加速电场M、N板间距离为L、电压为U,M板内侧中点处有一静止的带电粒子(重力可以忽略),质量为m,电荷量为q,N板中点处有一小孔S1,其右侧有一内壁光滑半径为R的金属圆筒,圆筒内有垂直圆筒横截面方向的匀强磁场,圆筒壁上有一小孔S2,S1、S2和圆心O在同一直线上,S1与O的距离为d(d>R),粒子经电场加速后射入圆筒,且以最短的时间从小孔S2射出并回到出发点,求(设碰撞过程无动能损失):
(1)筒内磁场的磁感应强度大小;
(2)带电粒子的运动周期.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(14分)如图所示,加速电场M、N板间距离为L、电压为U,M板内侧中点处有一静止的带电粒子(重力可以忽略),质量为m,电荷量为q,N板中点处有一小孔S1,其右侧有一内壁光滑半径为R的金属圆筒,圆筒内有垂直圆筒横截面方向的匀强磁场,圆筒壁上有一小孔S2,S1、S2和圆心O在同一直线上,S1与O的距离为d(d>R),粒子经电场加速后射入圆筒,且以最短的时间从小孔S2射出并回到出发点,求(设碰撞过程无动能损失):

(1)筒内磁场的磁感应强度大小;

(2)带电粒子的运动周期。

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,加速电场M、N板间距离为L,电压为U,M板内侧中点处有一静止的电子,质量为m,电量为e,N板中点处有一小孔S1,其右侧有一内壁光滑半径为R的金属圆筒,圆筒内有垂直圆筒横截面方向的匀强磁场,磁感应强度为B,圆筒壁上有一小孔S2,电子与S1、S2和圆心O在同一直线上,S2与圆心O的距离为d (d>R),电子经电场加速后射入圆筒,在圆筒壁上碰撞n次后回到出发点,求电子运动的周期(不计重力,设碰撞过程无动能损失).

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科目:高中物理 来源:2009-2010学年河北省衡水市冀州中学高三(上)摸底物理试卷(解析版) 题型:解答题

如图所示,加速电场M、N板间距离为L、电压为U,M板内侧中点处有一静止的带电粒子(重力可以忽略),质量为m,电荷量为q,N板中点处有一小孔S1,其右侧有一内壁光滑半径为R的金属圆筒,圆筒内有垂直圆筒横截面方向的匀强磁场,圆筒壁上有一小孔S2,S1、S2和圆心O在同一直线上,S1与O的距离为d(d>R),粒子经电场加速后射入圆筒,且以最短的时间从小孔S2射出并回到出发点,求(设碰撞过程无动能损失):
(1)筒内磁场的磁感应强度大小;
(2)带电粒子的运动周期.

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